Diagnostic des Défauts de Machines Tournantes : Le Test
Ce module à couvert le balourd (signature 1x, équilibrage selon ISO 21940-11, ex-ISO 1940-1), le désalignement (2x fort, axial élevé), le jeu mécanique (harmoniques multiples, sous-harmoniques), la résonance, le fouettement d'arbre et les défauts de courroies/engrenages.
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1x seul dominant
Signature du balourd. Radial fort, axial faible. Amplitude ∝ N². Corriger par équilibrage ISO G 2,5.
2x fort + axial élevé
Signature du désalignement. Phase 180° en axial = angulaire. Corriger par alignement laser.
0,5x + harmoniques
Signature du jeu mécanique. Sous-harmoniques + forêt d'harmoniques. Serrage, remplacement pièces.
0,43-0,48x fixe
Oil whirl / fouettement d'arbre sur palier lisse. Si raie se bloque = oil whip. Alarme urgente.
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Un moteur-pompe à 3 000 tr/min (50 Hz) présente : 1x = 8 mm/s radial, 2x = 6 mm/s radial, axial = 5 mm/s à 1x et 4 mm/s à 2x. Phase axiale : 175° entre les deux paliers de l'accouplement. Quel défaut est le plus probable ?
Explication : La présence d'un 2x fort (6 mm/s vs 8 mm/s à 1x), d'une vibration axiale élevée (5 mm/s = 62% du radial) et surtout d'une phase axiale de 175° (quasi-180°) entre les deux paliers de l'accouplement sont les trois indicateurs classiques d'un désalignement angulaire. Un balourd pur aurait une vibration axiale faible (<30% du radial) et une phase en phase (0°) entre paliers. Un jeu mécanique montrerait des sous-harmoniques (0,5x) et de nombreux harmoniques supérieurs à 2x.
Un ventilateur industriel de 750 tr/min vient d'être équilibré. La spécification impose la classe G 2,5 au sens d'ISO 21940-11 (ex-ISO 1940-1). Quelle excentricité résiduelle maximale est admise ? (Rappel : G = e × ω en mm/s, ω = 2π × 750/60)
Explication : ω = 2π × 750/60 = 78,54 rad/s. G = e × ω = 2,5 mm/s → e = G/ω = 2,5/78,54 = 0,0318 mm = 32 µm. C'est l'excentricité résiduelle maximale admise en classe G 2,5. Plus la machine tourne vite, plus ω est grand et plus l'excentricité tolérable est petite (la force centrifuge étant proportionnelle à e × ω²).
Un spectre de compresseur montre des raies à 1x, 1,5x, 2x, 2,5x, 3x, 3,5x... avec des amplitudes comparables. Quel défaut cela indique-t-il ?
Explication : Des raies aux multiples demi-entiers de Fr (1,5x, 2,5x, 3,5x...) sont caractéristiques d'un jeu mécanique interne (clavette lâche, ajustage arbre/moyeu usé, logement de palier usé). La périodicité à 2 tours (sous-harmonique à 0,5x équivalent) génère ces raies demi-entières. Le désalignement n'en produit pas. Les défauts de roulement (BPFI) sont à des fréquences non synchrones, non alignées sur les harmoniques de Fr.
Un ventilateur tourne à 1 200 tr/min (20 Hz) et présente des vibrations élevées. On modifie sa vitesse à 1 000 tr/min et les vibrations diminuent de 80%. On monte à 1 400 tr/min et elles diminuent aussi. Quelle est la cause probable des vibrations à 1 200 tr/min ?
Explication : La résonance est la seule cause qui produit un maximum vibratoire à une vitesse spécifique, avec diminution notable de part et d'autre de cette vitesse. Le fait que les vibrations diminuent significativement en changeant de vitesse (dans les deux sens) confirme que 1 200 tr/min = 20 Hz est proche d'une fréquence propre de la structure. Un balourd aurait des vibrations croissant avec N² (pas de maximum puis diminution). Un défaut de roulement aurait des fréquences non proportionnelles à la vitesse de rotation.
Le proximètre d'une turbine à vapeur tournant à 3 000 tr/min (50 Hz) montre une raie à 22 Hz. En augmentant la vitesse à 3 300 tr/min, cette raie monte à 24,2 Hz. Que diagnostiquez-vous, et que se passera-t-il si la raie se bloque sur 24,2 Hz quelle que soit la vitesse ?
Explication : 22 Hz / 50 Hz = 0,44x (dans la plage 0,43-0,48x caractéristique de l'oil whirl). La raie augmente proportionnellement à la vitesse (3300 tr/min = 55 Hz → 0,44 × 55 = 24,2 Hz), ce qui confirme le oil whirl. Si la raie se bloque ensuite sur 24,2 Hz indépendamment de la vitesse, cela signifie que la fréquence de whirl à atteint la fréquence propre du rotor (24,2 Hz) : c'est le passage en oil whip, phénomène de résonance instable qui peut détruire le palier en quelques minutes. Action immédiate requise : réduction de charge, modification de la pression d'huile ou arrêt contrôle.
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